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【小型挖掘机手臂设计】手臂为什么优选碳纤维材料?

作者:八月      发布时间:2021-05-03      浏览量:0
机械臂是机器人执行操作任务的主要部件之一

机械臂是机器人执行操作任务的主要部件之一,其主要功能是在与环境交流的过程中,正确接受命令,正确定位到三维(或二维)空间的某一点进行规范作业。作为机器人技术领域最广泛应用的自动化机械装置之一,机械臂在工业制造、医疗、民间、军事、交通物流、宇宙探索等领域发挥着重要作用。越来越多的新型机械臂开始采用碳纤维复合材料,这种比金属材料高多倍的新材料有什么优点?机械臂设计师选择碳纤维复合材料的原因有哪些?

1、理由1:本发明的重量轻=能耗低,生产效率高

本发明的重量尽可能轻,本发明的运动惯量越小。轻量化设计可以优化臂的功率自重比,选择轻量化的制作材料也是臂实现轻量化的重要途径。碳纤维复合材料的密度仅为钢材的三分之一,比铝合金轻30%左右,轻自重意味着机械臂运行中消耗的能量少,运行轻快。即使能源消耗比稍微下降,生产效率稍微提高,长周期和批量化工作的效果也很大。

2、理由2:强度大的大项目=负荷多,功能多样化

机械臂在实现轻量自重的同时,还要保证自己有足够的负荷能力。机械臂承受的基本重量包括臂本身的重量和爪抓住工件的最大重量,碳纤维复合材料的比强度和比模量高于钢,其拉伸强度一般在3500Mpa以上,是钢的7~9倍。智上新材料是隧道勘探机器人配置的伸缩式碳纤维臂,臂厚仅为5MM,直径为18cm,可承载100公斤以上的仪器设备,这种高承载性能给机器人多样化功能方向发展的可能性。

3、理由3:为了应对碳纤维复合材料热膨胀系数微小、蠕变小、温差大的工作环境。智上新材为电力巡逻机器人配备的矩形伸缩式机械臂管,不仅降低自重,降低能源消耗,使工作周期倍增,而且在寒冷、高温等恶劣气候环境下工作性能稳定,能够正确快速完成命令,在替代人工巡逻工作中发挥巨大作用

4、理由4:耐疲劳=寿命长,使用成本低

碳纤维复合材料具有良好的耐疲劳性,采用该先进复合材料制成的部件寿命长,维护和更新频率低。智上新材根据多年的实战经验强调,要充分发挥碳纤维复合材料的抗疲劳性能,必须从最基本的设计制作出发。碳纤维复合材料臂的实际抗疲劳性多受复合材料铺装方向和负荷方向的角度设计。因此,在使用碳纤维复合材料制作臂时,有必要为臂承受的负荷和实际情况设计专业的制作方案。